(57)【要約】【課題】撮像装置における測距の効率を向上させる。【解決手段】撮像装置は、制御装置および補助光レンズを具備する。制御装置は、撮影レンズの画角に応じた領域において予め設定されている複数の候補領域の中から撮影対象までの距離を測定するための領域を測距領域として選択する。補助光レンズは、測距領域において距離が測定される撮影対象に補助光を照射する。制御装置は、前記補助光が照射された前記撮影対象までの距離を測距領域において測定する。【選択図】図１
2013068761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの画角に応じた領域において予め設定されている複数の候補領域の中から撮影対象までの距離を測定するための領域を測距領域として選択する測距領域選択部と、
前記測距領域において距離が測定される前記撮影対象に補助光を照射する照射部と、
前記補助光が照射された前記撮影対象までの距離を前記測距領域において測定する測距部と
を具備する撮像装置。
【請求項２】
前記補助光を照射するレンズである補助光レンズの画角を制御して前記撮影レンズの画角に一致させる補助光レンズ画角制御部をさらに具備する
請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記補助光レンズ画角制御部は、撮影画素の領域のサイズに対する前記補助光が生成される領域のサイズの比率と前記撮影レンズの焦点距離に対する前記補助光レンズの焦点距離の比率とが同一になるように前記補助光レンズの焦点距離を調整することにより前記補助光レンズの画角を前記撮影レンズの画角に一致させる
請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記照射部は、
前記複数の候補領域に対応付けた複数の発光体の発光により前記補助光を生成する発光部と、
前記複数の発光体のうち前記選択された候補領域に対応する発光体を発光させる発光制御部と
を備える請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記照射部は、前記補助光レンズの鏡筒内において前記発光部からの前記補助光を屈曲させてから前記撮影対象に照射する請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
前記測定された距離に合焦する合焦制御部をさらに具備する請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮影レンズの画角に応じた領域において所定の対象物を検出する対象物検出部をさらに具備し、
前記測距領域設定部は、前記複数の候補領域の中から前記対象物が検出された領域に設定されている候補領域を前記測距領域として選択する
請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
測距領域選択部が、撮影レンズの画角に応じた領域において予め設定されている複数の候補領域の中から撮影対象までの距離を測定するための領域を測距領域として選択する測距領域選択手順と、
照射部が、前記測距領域において距離が測定される前記撮影対象に補助光を照射する照射手順と、
測距部が、前記補助光が照射された前記撮影対象までの距離を前記測距領域において測定する測距手順と
を具備する撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮像装置、および、撮像装置の制御方法に関する。詳しくは、撮影対象までの距離を測定する撮像装置、および、その撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置には、自動的に焦点を合わせる機能、いわゆるＡＦ（Auto Focus）機能が搭載されることが多い。このＡＦ機能において距離を測定する方式は、アクティブ方式とパッシブ方式とに分けられる。アクティブ方式は、撮影対象に赤外線または超音波を照射し、それを照射してから反射波が戻るまでの時間と照射角度とから距離を測定する方式である。一方、パッシブ方式は、撮影対象の明るさを測光して位相差やコントラストを検出することにより距離を測定する方式である。このパッシブ方式を用いる場合、暗い場所では位相差やコントラストの検出が困難となるため、撮像装置は、補助光と呼ばれる光を撮影対象に照射する光源を備えることが多い。
【０００３】
ここで、バッテリーで駆動する撮像装置においては、動作時間を長く確保するために、撮像装置の消費電力量の低減が要求されることが多い。そこで、補助光の光源に複数の発光素子を備える場合に、撮影画角や撮影距離に応じてそれらの発光体の点灯数を変えることにより、消費電力量を抑える撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、この撮像装置は、撮影画角が小さくなるほど発光体の点灯数を減らすように制御している。また、この撮像装置は、撮影距離が短くなるほど発光体の点灯数が少なくなるように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２６６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術では、非効率な測距が行われるおそれがあった。すなわち、パッシブ方式では、画面内の一部の撮影対象のみが測距の対象とされることがあるが、その場合であっても、上述の撮像装置は、撮影画角または撮影距離が変更されない限り、発光体の点灯数を変更しない。この結果、測距されない撮影対象にも補助光が照射されて、その分の電力が無駄に消費され、測距の効率が低下していた。
【０００６】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、撮像装置における測距の効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、撮影レンズの画角に応じた領域において予め設定されている複数の候補領域の中から撮影対象までの距離を測定するための領域を測距領域として選択する測距領域選択部と、上記測距領域において距離が測定される上記撮影対象に補助光を照射する照射部と、上記補助光が照射された上記撮影対象までの距離を上記測距領域において測定する測距部とを具備する撮像装置、および、その撮像装置の制御方法である。これにより、選択された測距領域において距離が測定される撮影対象に補助光が照射されるという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の側面において、上記補助光を照射するレンズである補助光レンズの画角を制御して上記撮影レンズの画角に一致させる補助光レンズ画角制御部をさらに具備してもよい。これにより、補助光レンズの画角が、撮影レンズの画角に一致するという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、上記補助光レンズ画角制御部は、撮影画素の領域のサイズに対する上記補助光が生成される領域のサイズの比率と上記撮影レンズの焦点距離に対する上記補助光レンズの焦点距離の比率とが同一になるように上記補助光レンズの焦点距離を調整することにより上記補助光レンズの画角を上記撮影レンズの画角に一致させてもよい。これにより、撮影画素の領域のサイズに対する補助光が生成される領域のサイズの比率と撮影レンズの焦点距離に対する補助光レンズの焦点距離の比率とが同一になるように上記補助光レンズの焦点距離が調整されるという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記照射部は、上記複数の候補領域に対応付けた複数の発光体の発光により上記補助光を生成する発光部と、上記複数の発光体のうち上記選択された候補領域に対応する発光体を発光させる発光制御部とを備えてもよい。これにより、複数の発光体のうち選択された候補領域に対応する発光体が発光するという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記照射部は、上記補助光レンズの鏡筒内において上記発光部からの上記補助光を屈曲させてから上記撮影対象に照射してもよい。これにより、補助光レンズの鏡筒内において補助光が屈曲してから照射されるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記測定された距離に合焦する合焦制御部をさらに具備してもよい。これにより、撮影対象までの距離に合焦されるという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、上記撮影レンズの画角に応じた領域において所定の対象物を検出する対象物検出部をさらに具備し、上記測距領域設定部は、上記複数の候補領域の中から上記対象物が検出された領域に設定されている候補領域を上記測距領域として選択してもよい。これにより、対象物が検出された領域に設定されている候補領域が測距領域として選択されるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１４】
本技術によれば、撮像装置における測距の効率が向上するという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における制御装置の機能構成例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における撮像装置の正面図の一例である。
【図４】第１の実施の形態における撮像装置を側面から見た場合の内部機構例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態における撮影倍率について説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態における撮影レンズの画角と補助光レンズの画角との関係を説明するための図である。
【図７】第１の実施の形態における焦点距離およびイメージエリアの寸法と画角との関係を説明するための図である。
【図８】第１の実施の形態における撮影レンズの画角と補助光レンズの画角とが一致した状態の一例を示す図である。
【図９】第１の実施の形態における候補領域と発光体との配置の一例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態における測距領域と発光体との関係の一例を示す図である。
【図１１】第１の実施の形態における発光部の一構成例を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態における撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第１の実施の形態における変形例の撮像装置を側面または上面から見た場合の内部機構例を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態における制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図１５】第２の実施の形態における撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（選択された測距領域にのみ補助光を照射する例）
２．第２の実施の形態（顔の領域に設定された測距領域を選択する例）
【００１７】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
図１は、第１の実施の形態における撮像装置１００の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１００は、操作部１１０、バス１１１、信号処理回路１１２、画像メモリ１１３、媒体インターフェース１１４、記録媒体１１５、ディスプレイ制御部１１６、ディスプレイ１１７、制御装置２００、および、カメラ部３００を備える。
【００１８】
制御装置２００は、撮像装置１００全体を制御するものであり、処理部２０１およびメモリ２０２を備える。カメラ部３００は、撮影対象を撮像して画像データを生成するものである。このカメラ部３００は、ドライバ３１０、３２０、３４０および３５１と、撮影レンズ３１１と、補助光レンズ３２１と、測光センサ３３０と、発光部３４１と、タイミング生成回路３５０と、撮像素子３５２と、前処理回路３５３とを備える。
【００１９】
操作部１１０は、タッチパネルやボタンなどに対するユーザの操作に応じて操作信号を生成し、制御装置２００にバス１１１を介して出力するものである。この操作信号には、シャッターボタンを操作する信号や、ズーム倍率および測距領域を選択する信号が含まれる。ここで、測距領域は、撮影レンズ３１１の画角に応じた領域において、測光により撮影対象までの距離を測定するために使用される領域である。そして、撮影レンズ３１１の画角に応じた領域とは、より具体的には、撮影レンズ３１１の画角に応じて決定された撮影領域であり、例えば、ファインダーに写った画面内の領域である。測距領域は、この画面において予め設定された複数の候補領域の中から、ユーザの操作などにより選択される。
【００２０】
バス１１１は、操作部１１０、信号処理回路１１２、媒体インターフェース１１４、ディスプレイ制御部１１６、および、制御装置２００が相互にデータを交換するための共通の経路である。
【００２１】
処理部２０１は、設定されたズーム倍率に応じて、信号線２０３およびドライバ３１０を介して、撮影レンズ３１１の画角を制御する。また、処理部２０１は、信号線２０３およびドライバ３２０を介して、補助光レンズ３２１の画角を制御して撮影レンズ３１１の画角に一致させる。そして、処理部２０１は、ユーザの操作に従って候補領域の中から測距領域を選択する。
【００２２】
さらに、処理部２０１は、シャッターボタンの所定の操作（例えば、半押し）に応じて、ドライバ３４０を介して発光部３４１を制御して、測距領域において距離が測定される撮影対象にのみ補助光を照射させる。そして、処理部２０１は、測光センサ３３０から、測光により得られた測光値を受け取り、その測光値から撮影レンズ３１１の合焦位置を算出し、その合焦位置に撮影レンズ３１１を移動させる。また、処理部２０１は、シャッターボタンの所定の操作（例えば、全押し）に応じて、タイミング生成回路３５０およびドライバ３５１を介して撮像素子３５２を制御し、画像を撮像させる。
【００２３】
そして、処理部２０１は、画像データを信号処理回路１１２から受け取ると、バス１１１および媒体インターフェース１１４を介して記録媒体１１５にアクセスして、画像データを記録媒体１１５に保存する。また、処理部２０１は、記録媒体１１５に記憶された画像データを読み出し、バス１１１およびディスプレイ制御部１１６を介してディスプレイ１１７を制御して画像データをディスプレイ１１７に表示させる。
【００２４】
メモリ２０２は、処理部２０１において実行されるプログラムや、処理に必要になるデータを一時的に記憶するための作業領域として用いられる。プログラムを記憶する領域をフラッシュＲＯＭ（Read Only memory）により構成し、処理に必要になるデータを一次記憶する領域をＲＡＭ(Random Access Memory)により構成してもよい。
【００２５】
ドライバ３１０は、制御装置２００の制御に従って、撮影レンズ３１１の位置を変更するものである。撮影レンズ３１１は、撮影対象の像を撮像素子３５２に結像するものである。この撮影レンズ３１１は、複数枚のレンズを備え、これらのレンズの位置を変更することにより、焦点距離を一定の範囲内で変えることができる。撮影レンズ３１１は、例えば、フォーカスレンズ、バリエータ、コンペンセータ、および、マスターレンズを備える、いわゆる４群ズームレンズである。なお、撮像装置１００は、焦点距離を変更できるレンズであれば、２群ズームレンズや３群ズームレンズなど、４群ズームレンズとは異なる構成のレンズを撮影レンズ３１１として用いてもよい。
【００２６】
ドライバ３２０は、制御装置２００の制御に従って、補助光レンズ３２１の位置を変更するものである。補助光レンズ３２１は、発光部３４１からの補助光を撮影対象に照射するものである。また、補助光レンズ３２１も、撮影レンズ３１１と同様に、焦点距離を一定の範囲内で変更することができるレンズ（例えば、４群ズームレンズ）である。
【００２７】
測光センサ３３０は、候補領域における撮影対象の明るさを測定するものである。測光センサ３３０においては、例えば、撮影レンズ３１１を通過した入射光を測光するＴＴＬ（Through-the-Lens）測光方式で測光が行われる。測光センサ３３０は、測光した結果を示すセンサ信号を制御装置２００に出力する。なお、撮像装置１００は、撮像装置１００の前面に設けた受光窓で受光した光を測光する外光式で測光を行ってもよい。
【００２８】
ドライバ３４０は、制御装置２００の制御に従って、発光部３４１を発光させるものである。発光部３４１は、補助光を発光するものである。
【００２９】
タイミング生成回路３５０は、シャッターボタンの操作内容およびシャッタースピードに基づいてドライバ３５１および撮像素子３５２を駆動させるタイミングを生成するものである。ドライバ３５１は、生成されたタイミングに従って撮像素子３５２を駆動して撮影対象の画像を撮像させるものである。撮像素子３５２は、撮影レンズ３１１からの光を光電変換して電気信号を前処理回路３５３に出力するものである。この撮像素子３５２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどにより、実現することができる。
【００３０】
前処理回路３５３は、撮像素子３５２から供給された電気信号の画像情報に対して、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理やＡＧＣ（Automatic Gain Control）処理を行うものである。ＣＤＳ処理は信号ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を良好に保つための処理であり、ＡＧＣ処理は利得を制御するための処理である。前処理回路３５３は、このようにして得られた信号に対してＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換を行って、デジタル信号による画像データを形成して信号処理回路１１２に出力する。
【００３１】
信号処理回路１１２は、前処理回路３５３からの画像データに対して、ＡＥ（Auto Exposure）、ＡＷＢ（Auto White Balance）などのカメラ信号処理を施すものである。また、信号処理回路１１２は、このようにして種々の調整がされた画像データを必要に応じてデータ圧縮して、制御装置２００に出力する。この圧縮処理の際に必要なデータ領域として画像メモリ１１３が使用される。
【００３２】
媒体インターフェース１１４は、記録媒体１１５に対する画像データの書込みおよび記
録媒体１１５からの画像データの読出しを行うものである。記録媒体１１５としては、半
導体メモリを用いたいわゆるメモリカード、記録可能なＤＶＤ（Digital Versatile Disk
）や記録可能なＣＤ（Compact Disc）等の光記録媒体、磁気ディスクなどの種々のものを
用いることができる。
【００３３】
ディスプレイ制御部１１６は、供給された画像データからディスプレイ１１７に対する画像信号を形成し、これをディスプレイ１１７に供給するものである。これにより、記録媒体１１５に記録されている画像データに応じた画像が、ディスプレイ１１７の表示画面に表示される。
【００３４】
［制御装置の機能構成例］
図２は、第１の実施の形態における制御装置２００の機能構成例を示す図である。制御装置２００は、操作信号解析部２１０、撮影レンズ画角制御部２２０、補助光レンズ画角制御部２３０、測距領域選択部２４０、発光制御部２５０、距離演算部２６０、および、合焦制御部２７０を備える。
【００３５】
操作信号解析部２１０は、操作部１１０からの操作信号を解析するものである。操作信号解析部２１０は、操作信号の解析結果に基づいて、ズーム倍率設定信号、測距領域設定信号、または、撮像操作信号を生成する。ズーム倍率設定信号は、設定されたズーム倍率を示す信号である。測距領域設定信号は、選択された測距領域を示す信号である。撮像操作信号は、シャッターボタンの操作内容を示す信号である。操作信号解析部２１０は、ズーム倍率設定信号を撮影レンズ画角制御部２２０および補助光レンズ画角制御部２３０に出力する。また、操作信号解析部２１０は、測距領域設定信号を測距領域選択部２４０に出力し、撮像操作信号をタイミング生成回路３５０に出力する。
【００３６】
撮影レンズ画角制御部２２０は、ズーム倍率に応じて撮影レンズ３１１の画角を制御するものである。詳細には、撮影レンズ画角制御部２２０は、撮影レンズ３１１が変更できる範囲内の最短の焦点距離にズーム倍率を乗じた値に撮影レンズ３１１の焦点距離ｆ１を一致させることにより画角を制御する。例えば、最短（広角端）の焦点距離が５ミリメートル（ｍｍ）で、ズーム倍率が２倍に設定されたとき、撮影レンズ画角制御部２２０は、撮影レンズ３１１の焦点距離ｆ１を１０ミリメートル（ｍｍ）にする。また、撮影レンズ画角制御部２２０は、撮影レンズ３１１の焦点距離の制御に応じて、焦点が合った状態が維持されるように、ズームトラッキング曲線に従って撮影レンズ３１１のフォーカスレンズの位置を制御する。ここで、ズームトラッキング曲線とは、焦点が合った状態における撮影レンズ３１１の焦点距離とフォーカスレンズの位置との間の関係を示す曲線である。
【００３７】
補助光レンズ画角制御部２３０は、補助光レンズ３２１の画角θ２を制御して撮影レンズ３１１の画角θ１に一致させるものである。θ１およびθ２の単位は、例えば、「度（ｄｅｇ）」とする。詳細には、補助光レンズ画角制御部２３０は、後述の関係式に基づいて、撮影レンズ３１１の画角θ１と同一の画角が得られる補助光レンズ３２１の焦点距離ｆ２を算出する。そして、補助光レンズ画角制御部２３０は、補助光レンズ３２１の焦点距離を制御して、算出したｆ２に一致させる。
【００３８】
測距領域選択部２４０は、測距領域設定信号に従って、候補領域の中から測距領域を選択するものである。測距領域選択部２４０は、選択した測距領域を特定するための情報である測距領域情報を発光制御部２５０および距離演算部２６０に出力する。
【００３９】
発光制御部２５０は、発光部３４１を制御して、測距領域において測距される撮影対象にのみ補助光を照射させるものである。発光部３４１は、例えば、複数の発光体を備える。これらの発光体からの補助光は、複数の照射領域に照射される。発光制御部２５０は、予め、発光体のそれぞれを、照射領域内の候補領域に対応付けておき、候補領域が選択されると、選択された候補領域に対応する発光体のみを発光させる。発光体は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）である。候補領域と発光体との対応付けの例については、後述する。なお、発光部３４１、発光制御部２５０、および、補助光レンズ３２１の光学系は、特許請求の範囲に記載の照射部の一例である。
【００４０】
距離演算部２６０は、測光値の中から測距領域における測光値を抽出して、抽出した測光値に対して所定の演算を行うことにより撮影対象までの距離を算出するものである。距離演算部２６０は、例えば、位相差検出方式を使用して距離を算出する。位相差検出方式においては、セパレータレンズにより分けられた２つの像の光量分布のずれ（すなわち、位相差）から、撮影対象までの距離が求められる。また、この位相差検出方式では、受光素子を一列に並べたラインセンサなどが測光センサ３３０として使用される。距離演算部２６０は、算出した距離を示す距離情報を合焦制御部２７０に出力する。なお、距離演算部２６０は、位相差検出方式以外の方式により、距離を算出してもよい。例えば、距離演算部２６０は、コントラストが最も高い距離を求めるコントラスト検出方式により、撮影対象までの距離を算出してもよい。また、測光センサ３３０が候補領域において測光し、距離演算部２６０が、その測光値の中から測距領域の測光値を抽出しているが、測光センサ３３０が測距領域のみにおいて測光を行う構成とすることもできる。この構成の場合、測距領域選択部２４０は、距離演算部２６０の代わりに測光センサ３３０へ測距領域情報を出力すればよい。また、測光センサ３３０および距離演算部２６０は、特許請求の範囲に記載の測距部の一例である。
【００４１】
合焦制御部２７０は、距離情報の示す距離に焦点を合わせるものである。具体的には、合焦制御部２７０は、撮影レンズ３１１のフォーカスレンズの位置を制御して、撮影レンズ３１１から物体の像までの距離（像距離）を調整することにより合焦を行う。
【００４２】
図３は、第１の実施の形態における撮像装置１００の正面図の一例である。撮像装置１００の正面には、シャッターボタン１０１、撮影レンズ３１１、および、補助光レンズ３２１が装着される。このシャッターボタン１０１は、撮像操作および合焦操作を行うためのボタンである。シャッターボタン１０１が半押しされると、撮像装置１００は補助光レンズ３２１から、必要な光量の補助光を照射して焦点合わせを開始する。焦点が合った後にシャッターボタン１０１が全押しされると、撮像装置１００は、画像データの撮像を開始する。また、撮影レンズ３１１は、レンズマウントに装着され、補助光レンズ３２１は、撮影レンズ３１１の近傍に配置される。
【００４３】
図４は、第１の実施の形態における撮像装置１００を上面から見た場合の内部機構例を示す図である。撮像装置１００内部には、撮影レンズ３１１、フォーカルプレーンシャッター３５４、撮像素子３５２、補助光レンズ３２１、および、発光部３４１を含む部品が配置される。また、撮像装置１００の背面には、ズームボタン１０２が配置される。このズームボタン１０２は、ズーム倍率を変更するためのボタンである。また、撮影レンズ３１１は、撮像装置１００のレンズマウントに装着され、撮像素子３５２は、撮影レンズ３１１からの入射光が結像される面に配置される。フォーカルプレーンシャッター３５４は、撮影レンズ３１１と撮像素子３５２との間に配置される。補助光レンズ３２１は、撮像装置１００の前面に配置される。発光部３４１は、補助光レンズ３２１の主面に平行な面に配置される。ここで、補助光レンズ３２１は、補助光を撮影対象に照射する必要があるため、入射光の光軸に対して補助光の光軸にわずかに角度をつけて補助光レンズ３２１が配置される。
【００４４】
続いて、図５を参照して、撮影倍率の定義について説明する。図５は、撮影倍率について説明するための図である。ある対象物５１０の像５２０が撮影レンズ３１１により結像されるとき、理想的な条件において、レンズの公式より、以下の式１で表わされる関係が成立する。ただし、以下の式１において、ａ１は、対象物５１０から撮影レンズ３１１までの距離（物体距離）である。ｂ１は、撮影レンズ３１１から像５２０までの距離（像距離）である。ａ１、ｂ１、および、ｆ１の単位は、例えば、ミリメートル（ｍｍ）とする。
１／ａ１＋１／ｂ１＝１／ｆ１      式１
【００４５】
一方、補助光レンズ３２１においても、レンズの公式より、以下の式２が成立する。ただし、以下の式２において、ａ２は、対象物５１０から補助光レンズ３２１までの距離（物体距離）である。ｂ２は、補助光レンズ３２１から像５２０までの距離（像距離）である。
１／ａ２＋１／ｂ２＝１／ｆ２      式２
ここで、撮影レンズ３１１の撮影倍率ｍ１は、以下の式３で定義される。
ｍ１＝ｂ１／ａ１      式３
また、補助光レンズ３２１の撮影倍率ｍ２は、以下の式４で定義される。
ｍ２＝ｂ２／ｂ２      式４
【００４６】
次に、図６を参照して、撮影レンズ３１１および補助光レンズ３２１の画角が一致するように補助光レンズ３２１の焦点距離ｆ２を算出する方法について説明する。図６は、第１の実施の形態における撮影レンズ３１１の画角θ１と補助光レンズ３２１の画角θ２との関係を説明するための図である。ここで、撮像素子３５２において画像の撮影に使用される領域（以下、「イメージエリア」と称する。）の対角寸法をｄ１とする。また、発光部３４１において発光する領域（以下、「発光領域」と称する。）の対角寸法をｄ２とする。イメージエリアに結像される対象物の実際の対角寸法をＬとする。ｄ１、ｄ２、および、Ｌの単位は、例えば、ミリメートル（ｍｍ）である。
【００４７】
この図６において、Ｌを底辺、撮影レンズ３１１の主点を頂点とする高さａ１の三角形は、ｄ１を底辺、撮影レンズ３１１の主点を頂点とする高さｂ１の三角形と相似であるため、以下の式５が成立する。
Ｌ：ａ１＝ｄ１：ｂ１      式５
そして、撮影レンズ３１１の画角θ１と、補助光レンズ３２１の画角θ２とが等しい場合、ｄ２を底辺、補助光レンズ３２１の主点を頂点とする高さｂ２の三角形は、Ｌを底辺、補助光レンズ３２１の主点を頂点とする高さａ２の三角形と相似になる。このため、以下の式６が成立する。
Ｌ：ａ２＝ｄ２：ｂ２      式６
式５および式６からＬを消去して以下の式７が得られる。
ａ１×（ｄ１／ｂ１）＝ａ２×（ｄ２／ｂ２）      式７
【００４８】
式３、式４、および、式７からａ１、ｂ１、ａ２、および、ｂ２を消去して以下の式８が得られる。
ｍ２＝ｍ１×（ｄ２／ｄ１）      式８
式１乃至式４、および、式８から、ａ１、ａ２、ｍ１およびｍ２を消去して以下の式９が得られる。
（ｂ２−ｆ２）／ｆ２＝ｄ２（ｂ１−ｆ１）／（ｄ１ｆ１）      式９
【００４９】
ここで、図６より、撮影レンズ３１１および補助光レンズ３２１の画角が一致する場合、底辺がｄ１で、頂点が撮影レンズ３１１の主点である三角形と、底辺がｄ２で、頂点が補助光レンズ３２１の主点である三角形とが相似であるため、以下の式１０が成立する。
ｂ１：ｄ１＝ｂ２：ｄ２      式１０
この式１０を変形して以下の式１１が得られる。
ｂ２＝ｂ１×ｄ２／ｄ１      式１１
【００５０】
式９および式１１から、ｂ２を消去すると、以下の式１２が得られる。
ｆ２＝ｄ２ｂ１ｆ１／｛ｄ２（ｂ１−ｆ１）＋ｄ１ｆ１｝      式１２
撮影レンズ３１１の焦点距離ｆ１から、ズームトラッキング曲線に基づいて撮影レンズ３１１のフォーカスレンズの位置が得られるため、そのフォーカスレンズの位置からｂ１が得られる。また、ｄ１およびｄ２は固定値であるから、焦点距離ｆ１の撮影レンズ３１１と画角が一致するときの補助光レンズ３２１の焦点距離ｆ２が、式１２から算出される。
【００５１】
上述の例では、式１２により焦点距離ｆ２を算出する方法を例示したが、以下の例ではより簡易に焦点距離ｆ２を算出する方法を示す。図７は、第１の実施の形態における焦点距離およびイメージエリアの寸法と画角との関係を説明するための図である。図７（ａ）は、焦点距離および像の寸法と画角との間の関係を示す図である。対象物５１０が画角θ１の範囲で、撮影レンズ３１１により像距離ｂ１の面に結像された像の寸法をｘとする。ここで、撮影倍率ｍ１が比較的小さい場合は、ｂ１は焦点距離ｆ１に近似できるため、角度θ１／２の正接は、三角関数より、以下の式１３で定義される。
【数１】
2013068761.tif 000003
この式１３を変形して以下の式１４が得られる。
【数２】
2013068761.tif 000004
【００５２】
図７（ｂ）は、像が結像されるイメージエリアの寸法の一例を示す図である。イメージエリアの対角寸法をｄ１、水平寸法をｗ１、および、垂直寸法をｈ１とすると、式１４のｘに、これらの寸法とｆ１とを代入することにより、対角線画角、水平画角、垂直画角が得られる。
【００５３】
補助光レンズ３２１の画角についても、同様に、以下の式１５から算出される。ただし、式１５において、θ２は補助光レンズの画角であり、ｘ２は発光部３４１の発光領域の寸法であり、ｆ２は補助光レンズ３２１の焦点距離である。
【数３】
2013068761.tif 000005
【００５４】
式１４および式１５において、イメージエリアおよび発光領域の寸法は、撮像装置１００の機種ごとに固定の値である。このため、撮像装置１００が焦点距離ｆ１およびｆ２を制御することにより、画角θ１およびθ２を制御することができる。そして、画角θ１およびθ２を一致させるには、式１４および式１５より、ｘ１に対するｘ２の比率とｆ１に対するｆ２の比率とが一致するようにｆ２を制御すればよい。具体的には、式１４および式１５から得られる以下の式１６から、ｆ２を算出する。
ｆ２＝ｆ１（ｘ２／ｘ１）      式１６
ｘ１とｘ２との比率は一定であるから、撮影倍率ｍ１が比較的小さい場合は、この式１６より、撮影倍率ｍ１における、おおよその焦点距離ｆ２を容易に算出することができる。撮影倍率ｍ１が比較的大きい場合や精密さが要求される場合には、焦点距離ｆ２は式１２から算出される。
【００５５】
図８は、撮影レンズ３１１の画角と補助光レンズ３２１の画角とが一致した状態の一例を示す図である。図８（ａ）は、撮影レンズ３１１の画角の一例を示した図である。図８（ｂ）は、補助光レンズ３２１の画角の一例を示した図である。撮影レンズ３１１および補助光レンズ３２１の画角を一致させることにより、図８（ａ）におけるイメージエリアに結像される像の範囲と、図８（ｂ）における発光部３４１が補助光を照射可能な範囲とが等しくなる。このように、撮影レンズ３１１および補助光レンズ３２１の画角を一致させることにより、補助光が撮影対象の領域の外に照射されることがなくなり、効率的な測距が可能となる。
【００５６】
図９は、第１の実施の形態における候補領域と発光体との配置の一例を示す図である。図９（ａ）は、ファインダーに写る撮影領域６１０において予め設定されている候補領域の一例を示す図である。候補領域として、例えば、Ｐ１乃至Ｐ３と、Ｐ４ａおよびＰ４ｂと、Ｐ５ａ乃至５ｄと、Ｐ６ａおよびＰ６ｂと、Ｐ７乃至Ｐ９との１５個の領域が設定される。なお、撮像装置１００は、１５個以外の個数の候補領域を設定しておいてもよい。
【００５７】
一方、図９（ｂ）は、発光部３４１に配置されている発光体の一例を示す図である。同図（ｂ）に示すように、発光部３４１には、例えば、Ｌ１乃至Ｌ９の９個の発光体が配置されている。これらの発光体が発光した補助光は、補助光レンズ３２１を介して、撮影対象に照射される。発光体Ｌ１乃至Ｌ９が発光した補助光のそれぞれの照射領域を、Ｉ１乃至Ｉ９とする。図９（ａ）に示すように、照射領域Ｉ１乃至Ｉ３には、それぞれ候補領域Ｐ１乃至Ｐ３が含まれ、照射領域Ｉ４には候補領域Ｐ４ａおよびＰ４ｂが含まれる。候補領域Ｉ５には候補領域Ｐ５ａ乃至Ｐ５ｄが含まれ、照射領域Ｉ４には候補領域Ｐ４ａおよびＰ４ｂが含まれる。そして、照射領域Ｉ６には、候補領域Ｐ６ａおよびＰ６ｂが含まれ、照射領域Ｉ７乃至Ｉ９には、それぞれ候補領域Ｐ７乃至Ｐ９が含まれる。
【００５８】
発光体Ｌ１乃至Ｌ９は、発光した補助光の照射領域内の候補領域と予め対応付けられる。例えば、発光体Ｌ１は、発光した補助光の照射領域Ｉ１内の候補領域Ｐ１と対応付けられる。撮像装置１００は、測距領域として選択した候補領域に対応する発光体のみを発光させる。例えば、撮像装置１００は、候補領域Ｐ１およびＰ２を選択した場合、発光体Ｌ１およびＬ２のみを発光させる。
【００５９】
図１０は、第１の実施の形態における測距領域と発光体との関係の一例を示す図である。撮影領域６１０において、候補領域Ｐ１が測距領域として選択された場合を考える。この場合、撮像装置１００は、発光部３４１において、候補領域Ｐ１に対応する発光体Ｌ１のみを発光させる。この発光体Ｌ１からの補助光は、補助光レンズ３２１を介して、候補領域Ｐ１を含む照射領域Ｉ１に照射される。このように、測距領域として選択された候補領域の撮影対象のみに補助光が照射されるため、効率的な測距が可能となる。
【００６０】
なお、図９および図１０において、発光部３４１が９個の発光体を備える構成を例示しているが、発光部３４１は、９個以外の個数の発光体を備えてもよい。例えば、図１１に例示するように、発光部３４１は、６行、１０列で配置された６０個の発光体を備えてもよい。
【００６１】
［撮像装置の動作例］
図１２は、撮像装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、撮像装置１００の電源が投入されたときに開始する。撮像装置１００は、設定されているズーム倍率を取得する（ステップＳ９０１）。そして、撮像装置１００は、撮影レンズ３１１の焦点距離を制御して、撮影レンズ３１１の画角をズーム倍率に応じた角度θ１に制御する（ステップＳ９０２）。撮像装置１００は、式１１に基づいて補助光レンズ３２１の焦点距離ｆ２を制御して、補助光レンズ３２１の画角θ２をθ１に一致させる（ステップＳ９０３）。
【００６２】
続いて撮像装置１００は、候補領域を選択する操作がなされたか否かを判断する（ステップＳ９０４）。候補領域を選択する操作がなされていなければ（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、撮像装置１００は、ステップＳ９０４に戻る。候補領域を選択する操作がなされたのであれば（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、撮像装置１００は、操作に従って候補領域を測距領域として選択する（ステップＳ９０５）。そして、撮像装置１００は、発光部３４１において測距領域に対応する発光体を発光させる（ステップＳ９０６）。
【００６３】
撮像装置１００は、シャッターボタン１０１が押下されたか否かを判断する（ステップＳ９０７）。シャッターボタン１０１が押下されていなければ（ステップＳ９０７：Ｎｏ）、撮像装置１００は、ステップＳ９０７に戻る。シャッターボタン１０１が押下されたのであれば（ステップＳ９０７：Ｙｅｓ）、撮像装置１００は、シャッターボタン１０１の半押しに応じて測距領域において測距を行い、撮影対象に焦点を合わせる（ステップＳ９０８）。そして、撮像装置１００は、シャッターボタン１０１の全押しに応じて画像を撮像する（ステップＳ９０９）。ステップＳ９０９の後、撮像装置１００は、撮像のための動作を終了する。
【００６４】
このように本技術の第１の実施の形態によれば、撮像装置１００は、複数の候補領域の中から測距領域を選択して、その測距領域において測定される撮影対象のみに補助光を照射し、撮影対象の明るさを測距領域において測定することができる。これにより、効率的な測距が実現される。具体的には、測距領域の撮影対象にのみ補助光が照射されるため、撮像装置１００の消費電力を低減することができる。また、補助光を照射する面積を最小限にするため、撮影領域全体に補助光を照射する場合と比較して、光量（ルーメン・秒）当たりの照度（ルーメン毎平方メートル）が向上する。この結果、光量（言い換えれば、その光量の出力に必要な消費電力）当たりの測定可能な距離が長くなる。
【００６５】
なお、撮像装置１００は、シャッターボタン１０１の半押しに応じて合焦を行い、全押しに応じて撮像を行っているが、これらとは異なる操作に応じて合焦および撮像を行ってもよい。例えば、撮像装置１００は、シャッターボタン１０１の押下に応じて合焦を行い、合焦が完了すると撮像を行ってもよい。また、撮像装置１００にシャッターボタン１０１とは別にＡＦボタンを設けておき、撮像装置１００が、ＡＦボタンの押下に応じて合焦を行い、シャッターボタン１０１の押下に応じて撮像を行ってもよい。
【００６６】
［変形例］
図１３を参照して第１の実施の形態における変形例の撮像装置について説明する。図１３は、第１の実施の形態における変形例の撮像装置１００を側面または上面から見た場合の内部機構例を示す図である。変形例の撮像装置１００は、補助光を屈曲させる屈曲光学系を用いる点において第１の実施の形態と異なる。図１３（ａ）は、変形例の撮像装置１００を側面から見た場合の内部機構例を示す図である。変形例の撮像装置１００は、補助光レンズ３２１の鏡筒３２５内に反射部３２４をさらに備える。また、補助光レンズ３２１は、レンズ群３２２およびレンズ群３２３からなる。図１３（ｂ）は、変形例の撮像装置１００を上面から見た場合の内部機構例を示す図である。発光部３４１からの補助光は、例えば、水平方向（Ｘ軸方向）にレンズ群３２３を介して反射部３２４に照射される。反射部３２４は、照射された補助光を撮像装置１００の前方（Ｚ軸方向）に向けて反射する。反射された補助光は、レンズ群３２２を介して撮影対象に照射される。
【００６７】
このように変形例によれば、撮像装置１００は、補助光レンズ３２１の鏡筒３２５内において発光部３４１からの補助光を屈曲させてから撮影対象に照射する。このため、撮像装置１００において、補助光を屈曲させない場合と比較して奥行きに余裕が生じる。この奥行きの余裕を利用して、撮像装置１００を薄くすることができる。
【００６８】
＜２．第２の実施の形態＞
［制御装置の機能構成例］
次に図１４および図１５を参照して、第２の実施の形態の撮像装置１００について説明する。第２の実施の形態の撮像装置１００は、測距領域を自動設定する点において第１の実施の形態と異なる。図１４は、第２の実施の形態の制御装置２００の機能構成例を示す図である。第２の実施の形態の制御装置２００は、顔検出部２８０をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。また、第２の実施の形態の制御装置２００は、シャッターボタン１０１が半押しされた場合と全押しされた場合との両方において撮像素子３５２に画像を出力させる。半押し時の画像は、ファインダーへの表示や測距領域の自動設定に用いられ、全押し時の画像は、記録のために用いられる。
【００６９】
顔検出部２８０は、信号処理回路１１２からの画像データにおいて人物の顔を検出するものである。詳細には、この顔検出部２８０は、例えば、画像データにおいて、被写体の色や形状などから顔と思われる被写体の領域を抽出する。そして、顔検出部２８０は、その領域と予めデータベースに登録しておいたテンプレート画像とのマッチングを行うことにより、その領域が顔であるか否かを判断する。顔検出部２８０は、検出した顔の領域内の画素群の座標のデータを顔領域情報として測距領域選択部２４０へ出力する。第２の実施の形態の測距領域選択部２４０は、顔が検出された領域に設定されている候補領域を測距領域として選択する。なお、顔検出部２８０は、特許請求の範囲に記載の対象物検出部の一例である。また、顔検出部２８０は、上述のテンプレートマッチング法とは別の手法で顔を検出することもできる。
【００７０】
［撮像装置の動作例］
図１５は、第２の実施の形態の撮像装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。第２の実施の形態の撮像装置１００の動作は、ステップＳ９０４およびＳ９０５の代わりにステップＳ９１４およびＳ９１５を実行する点において第１の実施の形態と異なる。補助光レンズ３２１の画角θ２をθ１に一致させる処理（ステップＳ９０３）の後、撮像装置１００は、画像データにおいて顔を検出する（ステップＳ９１４）。そして、撮像装置１００は、検出された顔の領域に設定された候補領域を測距領域として選択する（ステップＳ９１５）。
【００７１】
このように第２の実施の形態によれば、撮像装置１００は、顔を検出して、その顔の領域に設定された候補領域を測距領域として選択することができる。これにより、ユーザが測距領域を選択する必要がなくなる。
【００７２】
なお、撮像装置１００は、人物の顔を検出しているが、人物の顔以外の対象物を検出して測距領域を選択することもできる。撮像装置１００は、例えば、動物や自動車などを検出して測距領域を選択してもよい。
【００７３】
また、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【００７４】
また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。
【００７５】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）撮影レンズの画角に応じた領域において予め設定されている複数の候補領域の中から撮影対象までの距離を測定するための領域を測距領域として選択する測距領域選択部と、
前記測距領域において距離が測定される前記撮影対象に補助光を照射する照射部と、
前記補助光が照射された前記撮影対象までの距離を前記測距領域において測定する測距部と
を具備する撮像装置。
（２）前記補助光を照射するレンズである補助光レンズの画角を制御して前記撮影レンズの画角に一致させる補助光レンズ画角制御部をさらに具備する
前記（１）記載の撮像装置。
（３）前記補助光レンズ画角制御部は、撮影画素の領域のサイズに対する前記補助光が生成される領域のサイズの比率と前記撮影レンズの焦点距離に対する前記補助光レンズの焦点距離の比率とが同一になるように前記補助光レンズの焦点距離を調整することにより前記補助光レンズの画角を前記撮影レンズの画角に一致させる
前記（２）記載の撮像装置。
（４）前記照射部は、
前記複数の候補領域に対応付けた複数の発光体の発光により前記補助光を生成する発光部と、
前記複数の発光体のうち前記選択された候補領域に対応する発光体を発光させる発光制御部と
を備える前記（３）記載の撮像装置。
（５）前記照射部は、前記補助光レンズの鏡筒内において前記発光部からの前記補助光を屈曲させてから前記撮影対象に照射する前記（４）記載の撮像装置。
（６）前記測定された距離に合焦する合焦制御部をさらに具備する前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の撮像装置。
（７）前記撮影レンズの画角に応じた領域において所定の対象物を検出する対象物検出部をさらに具備し、
前記測距領域設定部は、前記複数の候補領域の中から前記対象物が検出された領域に設定されている候補領域を前記測距領域として選択する
前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の撮像装置。
（８）測距領域選択部が、撮影レンズの画角に応じた領域において予め設定されている複数の候補領域の中から撮影対象までの距離を測定するための領域を測距領域として選択する測距領域選択手順と、
照射部が、前記測距領域において距離が測定される前記撮影対象に補助光を照射する照射手順と、
測距部が、前記補助光が照射された前記撮影対象までの距離を前記測距領域において測定する測距手順と
を具備する撮像装置の制御方法。
【符号の説明】
【００７６】
１００  撮像装置
１０１  シャッターボタン
１０２  ズームボタン
１１０  操作部
１１１  バス
１１２  信号処理回路
１１３  画像メモリ
１１４  媒体インターフェース
１１５  記録媒体
１１６  ディスプレイ制御部
１１７  ディスプレイ
２００  制御装置
２０１  処理部
２０２  メモリ
２１０  操作信号解析部
２２０  撮影レンズ画角制御部
２３０  補助光レンズ画角制御部
２４０  測距領域選択部
２５０  発光制御部
２６０  距離演算部
２７０  合焦制御部
２８０  顔検出部
３００  カメラ部
３１０、３２０、３４０、３５１  ドライバ
３１１  撮影レンズ
３２１  補助光レンズ
３２２、３２３  レンズ群
３２４  反射部
３３０  測光センサ
３４１  発光部
３５０  タイミング生成回路
３５２  撮像素子
３５３  前処理回路
３５４  フォーカルプレーンシャッター
【図１】
2013068761.tif 000006
【図２】
2013068761.tif 000007
【図３】
2013068761.tif 000008
【図４】
2013068761.tif 000009
【図５】
2013068761.tif 000010
【図６】
2013068761.tif 000011
【図７】
2013068761.tif 000012
【図９】
2013068761.tif 000013
【図１０】
2013068761.tif 000014
【図１１】
2013068761.tif 000015
【図１２】
2013068761.tif 000016
【図１３】
2013068761.tif 000017
【図１４】
2013068761.tif 000018
【図１５】
2013068761.tif 000019
【図８】
2013068761.tif 000020